變頻器原理第5章ppt課件

1、教學重點教學重點 變頻器參數(shù)的選擇。變頻器參數(shù)的選擇。 變頻器的參數(shù)設置的方法。變頻器的參數(shù)設置的方法。教學難點教學難點 變頻器的多段速度控制。變頻器的多段速度控制。 變頻器運行時，如果操作和參數(shù)設置不當，會出現(xiàn)工作不正常的現(xiàn)象。變頻器在控制具體的生產(chǎn)設備時，需根據(jù)該設備的特性與要求，預先進行一系列的參數(shù)設置和功能的設定(如基本頻率、最高頻率、升降速時間等)，這稱為預置設定，簡稱為預置。 功能預置主要通過以下兩種方法設定： （1手動設定也叫模擬設定，是通過電位器和多極開關設定。 （2程序設定也叫數(shù)字設定，是通過編程的方式設定。 圖5-1 艾默生TD100型通用變頻器的操作面板 艾默生TD100

2、型通用變頻器操作面板上的功能顯示和功能鍵含義分別見表5-1和表5-2。表表5-1 艾默生艾默生TD100型通用變頻器操作面板的功能顯示表型通用變頻器操作面板的功能顯示表顯 示說 明Hz顯示頻率時亮A顯示電流時亮V顯示電壓時亮RUN運行時亮設定頻率時亮表表5-2 艾默生艾默生TD100型通用變頻器操作面板的功能鍵含義型通用變頻器操作面板的功能鍵含義按 鍵名 稱功 能PRG編程鍵停機狀態(tài)、運行狀態(tài)和編程狀態(tài)的切換SHIFT移位鍵 在運行狀態(tài)下，可選擇顯示參數(shù)；在設定數(shù)據(jù)時，可以選擇設定數(shù)據(jù)的修改位RUN運行鍵在面板操作方式下，用于運行操作UP遞增鍵數(shù)據(jù)或功能碼的遞增DOWN遞減鍵數(shù)據(jù)或功能碼的遞減

3、FUNC/DATA功能/數(shù)據(jù)鍵選擇數(shù)據(jù)監(jiān)視模式和數(shù)據(jù)寫入確認STOP/RESET停止/復位鍵 運行狀態(tài)時，按此鍵可用于停止運行操作，結(jié)束故障報警狀態(tài)，也可用于復位操作 2.三菱三菱FRDU04型變頻器的操作面板型變頻器的操作面板 三菱三菱FRDU04型變頻器的操作面板如圖型變頻器的操作面板如圖5-2所示。所示。圖5-2 三菱FRDU04型通用變頻器的操作面板 三菱FRDU04型變頻器操作面板上的功能顯示和功能鍵含義分別見表5-3和表5-4。 表5-3 三菱FRDU04型變頻器操作面板的功能顯示表 顯 示說 明Hz顯示頻率時亮A顯示電流時亮V顯示電壓時亮MON監(jiān)視顯示模式時亮EXT外部操作模式時

4、亮PUPU操作模式時亮REV反轉(zhuǎn)時閃爍FWD正轉(zhuǎn)時閃爍表表5-4 三菱三菱FRDU04型變頻器操作面板的功能鍵含義型變頻器操作面板的功能鍵含義按 鍵名 稱說 明MODE模式鍵可用于選擇操作模式或設定模式SET設置鍵用于確定頻率和參數(shù)的設定UP/ DOWN增/遞鍵用于連續(xù)增加或降低運行頻率。按下增/遞鍵可改變頻率。 在設定模式中按下增/遞鍵，則可連續(xù)設定參數(shù)REV反轉(zhuǎn)鍵用于給出反轉(zhuǎn)指令FWD正轉(zhuǎn)鍵用于給出正轉(zhuǎn)指令STOP/RESET停止/復位鍵STOP鍵用于停止運行。RESET鍵用于保護功能動作輸出停止時復位變頻器（用于主要故障） 2變頻器上面板操作鍵的功能 變頻器運行時按鍵的操作，是變頻器控制

5、最基本的控制通道，由以上兩種操作面板可以看到，不同的變頻器雖然功能鍵表示方法不同，鍵盤配置及各鍵的名稱差異很大，但含義基本相同，都具有基本功能鍵，歸納起來大致有如下幾種： （1模式轉(zhuǎn)換鍵用來更改工作模式，主要有顯示模式、運行模式及程序設定模式等，常用的符號有MODE、PRG等。 （2增/減鍵用于改變數(shù)據(jù)，常用的符號有(有的標注為或)和（有的標注為或），有的變頻器還配置了橫向移位鍵 (有的標注為)，用以加速數(shù)據(jù)的更改或找出預置的功能碼。 （3讀出/寫入鍵在程序設定模式下，用于讀出和寫入數(shù)據(jù)碼，對于這兩種功能，有的變頻器由同一鍵來完成，有的則用不同的鍵來完成，常見的符號有SET、READ、WRT、

6、DATA、ENTER等。 （4運行操作鍵在鍵盤運行模式下，用來進行“運行”、“停頓等操作，主要有RUN(運行)、FWD(正轉(zhuǎn))、REV(反轉(zhuǎn))、STOP(停頓)等。 （5復位鍵用于故障跳閘后，使變頻器恢復正常狀態(tài)，鍵的符號是RESET或簡寫為RST。 （6數(shù)字鍵在設定數(shù)字碼時，可直接鍵入所需數(shù)據(jù)，有的變頻器配置了“09和小數(shù)點“”等數(shù)字鍵。 變頻器的面板操作及功能設置是變頻器運行前必須進行的工作，控制功能的實現(xiàn)必須通過對面板各功能鍵的操作來實現(xiàn)，以施耐德Altivar31型變頻器、富士FRN-G9S/P9S型變頻器為例，來說明變頻器的操作方法和功能設置。 2.功能鍵的操作 不同變頻器鍵盤的顯示

7、及功能鍵的操作稍微有差別，但顯示內(nèi)容的含義大部分相同。1施耐德Altivar31型變頻器的操作面板施耐德Altivar31型變頻器的面板外形，如圖5-3所示 圖5-3 施耐德Altivar31型變頻器的面板外形圖5-4 施耐德Altivar31型變頻器的面板功能和顯示圖 圖5-5 施耐德Altivar31型變頻器的菜單訪問 施耐德Altivar31變頻器參數(shù)的設定是通過對以下菜單的訪問來實現(xiàn)的：設置菜單SEt、電動機控制菜單drC、輸入輸出菜單IO、控制菜單CtL、功能菜單FUn、故障菜單FLt、通信菜單COM、監(jiān)測菜單SUP。 施耐德Altivar31型變頻器菜單參數(shù)的設置方法。存儲選定項要

8、按ENT鍵，存儲后顯示器閃爍，如圖5-6所示。圖5-6 施耐德Altivar31變頻器SET、ESC鍵的操作 如果在改動了任何參數(shù)之后，可以按退出或按訪問其他菜單，如果誤操作，同時訪問了其他菜單或重新啟動了系統(tǒng)，就自動進入菜單中的第一個參數(shù)，如圖5-7所示。 圖5-7 施耐德Altivar31變頻器、功能 施耐德Altivar31型變頻器鍵盤各菜單的設置方法如下： （1設置菜單SEt，如圖5-8所示。調(diào)整參數(shù)可在變頻器運行或停車時進行。圖5-8 設置菜單SET （2設置電動機控制菜單drC，如圖5-9所示。在可為電動機加電的RUN出現(xiàn)例外時，參數(shù)可在停車模式且無運行命令的情況下被修改。在可選的

9、遠程終端，此菜單可通過位置上的開關進行訪問。圖5-9 設置電動機控制菜單drC （3設置I/O菜單drC，如圖5-10所示。參數(shù)僅可在停車模式且無運行命令的情況下才能被修改。在可選的遠程終端，此菜單可通過位置上的開關進行訪問。圖5-10 I/O菜單的設置 （4設置控制菜單CtL，如圖5-11所示。參數(shù)僅可在停車模式且無運行命令的情況下才能被修改。在可選的遠程終端，此菜單可通過位置上的開關進行訪問。 圖5-11 控制菜單CtL的設置 （5設置應用功能菜單FUn，如圖5-12所示。參數(shù)僅可在停車模式且無運行命令的情況下才能被修改。在可選的遠程終端，此菜單可通過位置上的開關進行訪問。圖5-12 功能

10、菜單FUn的設置 （6設置故障菜單FLt如圖5-13所示。參數(shù)僅可在停車模式且無運行命令的情況下才能被修改。在可選的遠程終端，此菜單可通過位置上的開關進行訪問。圖5-13 故障菜單FLt的設置（7設置通信菜單COM如圖5-14所示。圖5-14 通信菜單COM的設置（8設置監(jiān)測顯示菜單SUP如圖5-15所示。 圖5-15 監(jiān)測顯示菜單SUP的設置 2富士FRN-G9S/P9S變頻器的操作面板 富士FRN-G9S/P9S系列變頻器的面板，如圖5-16所示。 圖5-16 富士FRN-G9S/P9S系列變頻器的面板 富士FRN-G9S/P9S系列變頻器鍵盤上各鍵的名稱及功能見表5-6。表表5-6 富士

11、富士FRN-G9S/P9S系列變頻器鍵盤上各鍵的名稱及功能系列變頻器鍵盤上各鍵的名稱及功能按 鍵名 稱功 能PRG編程鍵正常模式或編程設定模式的選擇鍵 增/減鍵設定數(shù)據(jù)時，鍵增加設定值，鍵減少設定值正常模式時，鍵增加頻率設定值，鍵減少頻率設定值RUN運行鍵啟動變頻器運行(僅在選擇鍵盤面板操作時有效) 移位鍵正常模式時，不管停止還是運行狀態(tài)，用于切換數(shù)字監(jiān)視器或圖形監(jiān)視器的顯示內(nèi)容(如頻率、電流、電壓等編程設定模式時，用于移動數(shù)據(jù)設定值的位選擇功能碼時，也用于移動數(shù)據(jù)設定值的位RESET復位鍵報警停止狀態(tài)復位到正常模式；編程設定模式時，使從數(shù)據(jù)更新模式轉(zhuǎn)為功能選擇模式，取消設定數(shù)據(jù)寫入FUNCD

12、ATA功能/數(shù)據(jù)鍵用于各功能數(shù)據(jù)的讀出和寫入用于存入改變后的設定頻率值STOP停止鍵停止變頻器運行(僅在選擇鍵盤面板操作時有效) 富士FRN-G9S/P9S系列變頻器程序設定的一般步驟如下： （1按模式轉(zhuǎn)換鍵(MODE或PRG)，使變頻器處于程序設定狀態(tài)。 （2按數(shù)字鍵或數(shù)字增減鍵(、；)，找出需預置的功能碼。 （3按讀出鍵或設定鍵(READ或SET)，讀出該功能中原有的數(shù)據(jù)碼。 （4如需修改，則按數(shù)字鍵或數(shù)字增減鍵來修改數(shù)據(jù)碼。 （5按寫入鍵或設定鍵(WRT或SET)，將修改后的數(shù)據(jù)碼寫入存儲器中。 （6判斷預置是否結(jié)束，如未結(jié)束則轉(zhuǎn)入第二步繼續(xù)預置其他功能，如已結(jié)束則按模式轉(zhuǎn)換鍵，使變頻器

13、進入運行狀態(tài)。圖5-17 FRN-G9S/P9S變頻器程序 圖5-18 圖5-17的程序設定流程圖的文字說明設定流程圖 變頻器的參數(shù)選擇在調(diào)試過程中是十分重要的。如果參數(shù)設定不當，不但不能滿足生產(chǎn)的需要，導致啟動、制動的失敗，還會造成工作時經(jīng)常跳閘，更為嚴重的是會燒毀功率模塊IGBT或整流橋等器件。變頻器的品種不同，參數(shù)量亦不同。 1最高頻率fmax 最高頻率fmax是變頻器電動機系統(tǒng)可以運行的最高頻率。fmax、fb與電壓的關系如圖所示。fmax、fb與電壓的關系與電壓的關系 2基本頻率fb 基本頻率fb簡稱為基頻是變頻器對電動機進行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線，應按電動機的額定電壓設定。

14、 變頻器的基頻參數(shù)如圖5-19所示。圖5-19 變頻器基頻參數(shù) 從圖中我們看出，基頻線左側(cè)，屬于基頻以下的頻率；基頻線右側(cè)，屬于基頻以上的頻率。 在基頻以下，變頻器的輸出電壓隨輸出頻率的變化而變化，U/f =常數(shù)，適合恒轉(zhuǎn)矩負載特性。 在基頻以上，變頻器的輸出電壓維持電源額定電壓不變，適合恒功率負載特性。 如圖5-20所示，一臺交流電動機的額定工作頻率為50 Hz，額定電壓380 V。如果變頻器的基頻設置低于50 Hz如基頻1），U/f比例高，同等頻率的輸出電壓高，輸出電流高，在啟動時，容易造成變頻器過流。如果變頻器的基頻設置高于50 Hz如基頻2），U/f比例低，同等頻率的輸出電壓低，輸出電

15、流低，在啟動時，容易造成電動機無法啟動而過載。圖5-20 變頻器的基頻設置 3控制變頻器輸出頻率的方法 控制變頻器的輸出頻率有以下方法： （1由操作面板上的功能鍵控制頻率。 （2預置操作。 （3由操作面板上的功能電位器控制頻率。 （4由外端子控制頻率：模擬量控制端子控制模擬量，接點控制端子控制數(shù)字量。 4上限頻率fH和下限頻率fL 上限頻率fH和下限頻率fL的關系如圖5-21所示。圖5-21 上限頻率fH和下限頻率fL的關系 5轉(zhuǎn)矩類型 轉(zhuǎn)矩類型是指負載是恒轉(zhuǎn)矩負載還是變轉(zhuǎn)矩負載。用戶根據(jù)變頻器使用說明書中的U/f類型圖和負載的特點，選擇其中的一種類型。 2.啟動轉(zhuǎn)矩的調(diào)整 調(diào)整啟動轉(zhuǎn)矩是為了

16、改善變頻器啟動時的低速性能，使電動機輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)啟動的要求。 在異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩的控制較復雜。在低頻段，由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持U/f為常數(shù)，則磁通將減小，進而減小了電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。為此，在低頻段要對電壓進行適當補償以提升轉(zhuǎn)矩。常用的補償功能有： （1轉(zhuǎn)矩補償。 （2電壓自動調(diào)整。 3.加速時間和減速時間的設定 變頻器驅(qū)動的電動機采用低頻啟動，為了保證電動機正常啟動而又不過流，變頻器須設定加速時間；電動機減速時間與其拖動的負載有關，有些負載對減速時間有嚴格要求，變頻器須設定減速時間。 1加速時間和減速時間的定義 加速時間和減速時間定義有兩種定義法： （1

17、變頻器輸出頻率從0上升到基本頻率fb所需要的時間，稱為加速時間；變頻器輸出頻率從基本頻率fb下降至0所需要的時間，稱為減速時間。 （2變頻器輸出頻率從0上升到最高頻率fmax所需要的時間，稱為加速時間；變頻器輸出頻率從最高頻率fmax下降至0所需要的時間，稱為減速時間。如圖5-22所示為以基頻定義的加速時間和減速時間。圖5-22 以基頻定義的加速時間和減速時間 2實際加速時間和減速時間 變頻器的實際加速時間和減速時間與設定的加速時間和減速時間不一定相等，實際加速時間和減速時間與變頻器的工作頻率有關。 實際加速時間和減速時間與設定的加速時間和減速時間的關系，如圖5-23所示。圖5-23 加速時間

18、和減速時間的關系 3加速曲線和減速曲線 加速曲線包括以下三種方式： （1線性上升方式。線性上升方式適用于一般要求的場合。 （2S型上升方式。S型上升方式適用于傳送帶、電梯等對起動有特殊要求的場合。 （3半S型上升方式中。在半S型上升方式中，正半S型上升方式適用于大轉(zhuǎn)動慣性負載；反半S型上升方式適用于泵類和風機類負載。 4加速曲線和減速曲線的組合 加速曲線和減速曲線的組合根據(jù)不同的機型可分為三種情況： （1只能預置加減速的方式，S型和半S型曲線的形狀由變頻器內(nèi)定，用戶不能自由設置。 （2變頻器可為用戶提供若干種S區(qū)，供用戶選擇如0.2 s、0.5 s、1 s等）。 （3用戶可以在一定的非線性區(qū)內(nèi)

19、設置時間的長短。圖5-24 加速曲線與減速曲線5合理設定加速時間和減速時間電動機的運行方程式為4.回避頻率回避頻率 回避頻率又稱為跳躍頻率，或者跳轉(zhuǎn)頻率?；乇茴l率又稱為跳躍頻率，或者跳轉(zhuǎn)頻率。不同機型設置回避頻率的方法有以下三種：不同機型設置回避頻率的方法有以下三種：（1設定回避頻率的上端和下端頻率。設定回避頻率的上端和下端頻率。（2設定回避頻率值和回避頻率的范圍。設定回避頻率值和回避頻率的范圍。（3只設定回避頻率，而回避頻率的范圍由變頻器內(nèi)只設定回避頻率，而回避頻率的范圍由變頻器內(nèi)定。定。圖5-25 跳躍頻率范圍 5.過載率的設置 過負載率用于變頻器和電動機過負載保護。 對電動機的保護一般采

20、用電子熱繼電器。電子熱繼電器用于監(jiān)視變頻器的輸出電流，應用時可以先設置是否啟用功能，再設置其具體參數(shù)。 6.頻率增益和頻率偏置功能的設置頻率增益和頻率偏置功能的設置 變頻器的輸出頻率可以由模擬控制端子進行控制。變頻器的輸出頻率可以由模擬控制端子進行控制。 多臺電動機需要按比例運行時，可以用一個模擬量多臺電動機需要按比例運行時，可以用一個模擬量控制多臺變頻器，通過調(diào)整變頻器的頻率增益達到按比控制多臺變頻器，通過調(diào)整變頻器的頻率增益達到按比例運行的目的。例運行的目的。1頻率增益 圖5-26 頻率增益2)頻率偏置 圖 5-27 頻率偏置 7.電動機參數(shù)的輸入電動機參數(shù)的輸入 變頻器的參數(shù)輸入項目中有

21、一些是電動機基變頻器的參數(shù)輸入項目中有一些是電動機基本參數(shù)的輸入，如電動機的功率、額定電壓、額本參數(shù)的輸入，如電動機的功率、額定電壓、額定電流、額定轉(zhuǎn)速、極數(shù)等。這些參數(shù)的輸入非定電流、額定轉(zhuǎn)速、極數(shù)等。這些參數(shù)的輸入非常重要，將直接影響變頻器中一些保護功能的正常重要，將直接影響變頻器中一些保護功能的正常發(fā)揮，一定要根據(jù)電動機的實際參數(shù)正確輸入，常發(fā)揮，一定要根據(jù)電動機的實際參數(shù)正確輸入，以確保變頻器的正常使用。以確保變頻器的正常使用。 8.瞬時停電再啟動功能的設置瞬時停電再啟動功能的設置 瞬時電壓降落時變頻器的保護電路動作，變頻瞬時電壓降落時變頻器的保護電路動作，變頻器馬上停止輸出，之后有兩

22、種選擇，其一是停止輸器馬上停止輸出，之后有兩種選擇，其一是停止輸出，其二是電源恢復正常后自己重新啟動。對于這出，其二是電源恢復正常后自己重新啟動。對于這兩種選擇，可以根據(jù)變頻器運行的需要，進行瞬時兩種選擇，可以根據(jù)變頻器運行的需要，進行瞬時停電后不啟動的功能預置或者瞬時停電再啟動的功停電后不啟動的功能預置或者瞬時停電再啟動的功能預置。其中瞬時停電再啟動的功能預置要根據(jù)不能預置。其中瞬時停電再啟動的功能預置要根據(jù)不同的負載進行不同的預置。同的負載進行不同的預置。1.兩線制Altivar31型變頻器的多段速度控制兩線制多段速度控制端子的接線如圖5-28所示。 圖5-28 兩線制多段速度控制端子的接

23、線3.三線制Altivar31型變頻器的多段速度控制三線制多段速度控制端子的接線如圖5-29所示。圖5-29 三線制多段速度控制端子的接線圖5-30 變頻器采用PI控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖 2PD控制 PD控制是由比例控制P和微分控制D組合成的，根據(jù)改變動態(tài)特性的偏差速率，產(chǎn)生一個執(zhí)行量。PD運算是P和D的運算之和。 3PID控制 PID控制是利用PI控制和PD控制的優(yōu)點組合成的控制?；綪ID控制框圖如圖5-31所示。圖5-31 基本PID控制框圖PID的作用可以分為以下幾種：（1PID負作用。PID負作用如圖5-32所示。圖5-32 PID負作用 （2PID正作用。當偏差x設定值反饋量為負時

24、，增加執(zhí)行量輸出頻率），如果偏差為正，則減小執(zhí)行量，PID正作用如圖5-33所示。 圖5-33 PID正作用 2.PI控制功能的設置控制功能的設置 施耐德施耐德Altivar31型變頻器型變頻器PI控制的閉環(huán)控制系控制的閉環(huán)控制系統(tǒng)主要參數(shù)設定如下。統(tǒng)主要參數(shù)設定如下。 1給定值給定值 PII設定為設定為YES，通過鍵盤上的，通過鍵盤上的、鍵給定。鍵給定。 PII設定為設定為NO，通過操作，通過操作Frl指令給定，即電位指令給定，即電位器器AIP給定或端子給定或端子(AIl或或AI2)給定。給定。 2反饋值 PIF設定為AIl，端子AIl輸入電壓反饋量。 PIF設定為AI2，端子AI2輸入電壓

25、反饋量。 PIF設定為AI3，端子AI3輸入電流反饋量。 3反饋偏置與增益 若為電流反饋，反饋偏置CrL設定為4mA，反饋增益CrH設定為20 mA；若為電壓反饋，反饋偏置CrL設定為0 V，反饋增益CrH設定為10 V。 4反饋乘積系數(shù) FbS用于調(diào)整反饋的最大值從而使之與PI調(diào)節(jié)器給定的最大值相對應。 5校正值 若PIC設定為NO，則正向控制，即校正值為正，變頻器使電動機轉(zhuǎn)速升高，如壓力控制。 若PIC設定為YES，則反向控制，即校正值為負，變頻器使電動機轉(zhuǎn)速降低，如壓縮機或冷卻風機控制。 6PI調(diào)節(jié)參數(shù) 比例增益rPG大，系統(tǒng)反應快；但rPG太大，易形成振蕩。積分增益rIG小，反應快，易

26、振蕩；rIG太大，反應慢。因而，在系統(tǒng)太慢時，應調(diào)大比例增益rPG，或減少積分增益rIG；在發(fā)生振蕩時，應減少比例增益rPG，或增大積分增益rIG。 7頻率上限HSP和頻率下限LSP 要根據(jù)生產(chǎn)要求設定好頻率上限和頻率下限。 3. PI控制功能設置的操作步驟控制功能設置的操作步驟 如圖如圖5-34所示為施耐德所示為施耐德Altivar31變頻器變頻器PI設置的設置的接線圖。接線圖。 圖5-34 施耐德Altivar31變頻器PI設置的接線圖 1合上電源開關QS 當合上電源開關QS時，變頻器得電，進行參數(shù)設置如下： （1drC-FCSInI恢復出廠時設置功能）。 （2FLt-OPLnO設置電動機缺相不檢測功能）。 （3I-O-tCC2C設置2線控制方式）。 （4CtL-FrlAIP設置給定方式）。 （5FUn-SAl-SA2nO撤銷求和默認設置功能）。 （6FUn-PSS-PS2nO撤銷2段速度控制默認設置功能）。 （7FUn-PSS-PS4nO撤銷4段速度控制默認設置